LDPE ve C/LDPE Ambalaj Atıklarının Pirolizi ve Farklı Parametrelerin Sıvı Ürüne Etkisi

Bu çalışma; poliolefin plastik sınıfında en fazla atık hacmine sahip olan düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) ve ambalajlamada sıkça kullanılan alüminyum içerikli kompozitlerinin (C/LDPE), katma değerli ürünler elde etmek için pirolizi ve elde edilen ürünlerin karakterizasyonunu içermektedir. LDPE ve C/LDPE atıkları, kısa analiz, elementel analiz ve TGA ile incelenmiş; ardından farklı sıcaklık (400-600-800 ℃) ve ısıtma hızlarında (5-10-20 ℃/dk) sabit yataklı reaktörde piroliz edilmiştir. Sonrasında atıklar, zeolit katalizörlüğünde 600 °C sıcaklık ve 20 °C/dk ısıtma hızında piroliz edilerek, katalizörün sıvı ürün üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Elde edilen sıvı ürünün vaks olarak değerlendirilme potansiyelini belirlemek için, sıvı ürünlerin ve temin edilen ticari vaksların GC-MS, FT-IR ve 1H-NMR analizleri yapılmıştır. Sonuçlara göre, atık C/LDPE’den elde edilen ürün ticari ‘heavy wax’ ile benzerlik göstermektedir.
Anahtar Kelimeler:

LDPE, C/LDPE, katalizör, piroliz, vaks

Effects of Different Parameters on Pyrolytic Liquid Product of Waste LDPE and C/LDPE Packages

This study is about the thermal pyrolysis of low-density polyethylene (LDPE), which has the highest waste volume in the polyolefins plastic class, and aluminum-containing composites (C/LDPE), which are frequently used in packaging, to recover value-added products and then characterize the products obtained. LDPE and C/LDPE wastes were examined by proximate analysis, elemental analysis and TGA, and then pyrolyzed in a fixed bed reactor at different temperatures (400-600-800 ℃) and different heating rates (5-10-20 ℃/min). Afterwards, the wastes were pyrolyzed at 600 °C and 20 °C/min heating rate with zeolite catalysis and the effect of the catalyst on the liquid product was evaluated. GC-MS, FT-IR and 1H-NMR analyzes of the pyrolytic liquid products and commercial waxes were performed to determine the potential of the obtained liquid product to be used as a wax. According to the results, the product obtained from waste C/LDPE is similar to commercial heavy wax.

___

  • [1] Arabiourrutia, M., Elordi, G., Lopez, G., Borsella, E., Bilbao, J., & Olazar, M., ‘Characterization of the waxes obtained by the pyrolysis of polyolefin plastics in a conical spouted bed reactor’, J. Anal. Appl. Pyrolysis, 94: 230-237, (2012).
  • [2] Rodríguez, E., Palos, R., Gutiérrez, A., Trueba, D., Arandes, J. M., & Bilbao, J., ‘Towards waste refinery: Co-feeding HDPE pyrolysis waxes with VGO into the catalytic cracking unit’, Energy Convers. Manage., 207, 112554, (2020).
  • [3] Mukherjee, A., Ruj, B., Gupta, P., & Sadhukhan, A. K., ‘A study on pyrolysis of plastic wastes for product recovery and analysis’ Urban Mining and Sustainable Waste Management, Springer, Singapore, (2020).
  • [4] PAGEV, Türkiye Plastik Sektör İzleme Raporu 2020/3 (2020).
  • [5] Sogancioglu, M., Yel, E., & Ahmetli, G., ‘Pyrolysis of waste high density polyethylene (HDPE) and low density polyethylene (LDPE) plastics and production of epoxy composites with their pyrolysis chars’ J. Cleaner Prod., 165, 369-381, (2017).
  • [6] Muralisrinivasan Subramanian, N., ‘Plastics waste management: processing and disposal’ Shawbury, Shrewsbury, Shropshire, UK: Smithers Rapra, (2016).
  • [7] Park, J. J., Park, K., Park, J. W., & Kim, D. C., "Characteristics of LDPE pyrolysis", Korean J. Chem. Eng.,19(4), 658, (2002).
  • [8] Sharuddin S.D.A., Abnisa F., Daud W., Aroua M.K., ‘A Review On Pyrolysis Of Plastic Wastes’, Energy Convers. Manage., 115, 308–326, (2016).
  • [9] Oliveux, G., Dandy, L. O., & Leeke, G. A., ‘Current status of recycling of fibre reinforced polymers: Review of technologies, reuse and resulting properties’ Prog. Mater Sci., 72, 61-99, (2015).
  • [10] Dewangan, A., Pradhan, D., & Singh, R. K., ‘Co-pyrolysis of sugarcane bagasse and low-density polyethylene: influence of plastic on pyrolysis product yield’ Fuel, 185, 508-516, (2016).
  • [11] Zattini, G., Leonardi, C., Mazzocchetti, L., Cavazzoni, M., Montanari, I., Tosi, C., ... & Giorgini, L., ‘Pyrolysis of Low-Density Polyethylene’ In International Conference on Sustainable Design and Manufacturing (pp. 480-490). Springer, Cham. (2017).
  • [12] Papuga, S. V., Gvero, P. M., & Vukić, L. M., ‘Temperature and time influence on the waste plastics pyrolysis in the fixed bed reactor’ Thermal science, 20(2), 731-741, (2016).
  • [13] Sharuddin S.D.A., Abnisa F., Daud W., Aroua M.K., ‘A Review On Pyrolysis Of Plastic Wastes’, Energy Convers. Manage., 115, 308–326, (2016).
  • [14] Gao, F., ‘Pyrolysis of Waste Plastics into Fuels’, Yayımlanmamış Doktora Tezi. Canterbury: University of Canterbury, Chemical and Process Engineering. (2010).
  • [15] Shah, S. H., Khan, Z. M., Raja, I. A., Mahmood, Q., Bhatti, Z. A., Khan, J., ... & Wu, D.,’ Low temperature conversion of plastic waste into light hydrocarbons’ J. Hazard. Mater., 179(1-3), 15-20, (2010).
  • [16] Miandad, R., Barakat, M. A., Aburiazaiza, A. S., Rehan, M., & Nizami, A. S., ‘Catalytic pyrolysis of plastic waste: A review’, Process Saf. Environ. Prot., 102, 822-838, (2016).
  • [17] Jia, X., Qin, C., Friedberger, T., Guan, Z., & Huang, Z., ‘Efficient and selective degradation of polyethylenes into liquid fuels and waxes under mild conditions’, Sci. Adv., 2(6), e1501591, (2016).
  • [18] Lasek, J., Hrycko, P., Wasielewski, R., Kopczyński, M., Bodora, K., Kaczmarzyk, G., & Adamczyk, M., ‘Combustion of micro wax from polyethylene pyrolysis’ Combust. Sci. Technol., 190(7), 1246-1258, (2018).
  • [19] Jixing, L. I., ‘Study on the conversion technology of waste polyethylene plastic to polyethylene wax’, Energy sources, 25(1), 77-82, (2003).
  • [20] Urbaniak, W., Wasiak, W., & Fall, J., ‘Waxes–products of thermal degradation of waste plastics–obtaining, capabilities, and application’, Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, 6, 71-78, (2007).
  • [21] Dubdub, I., & Al-Yaari, M. ‘Pyrolysis of low density polyethylene: kinetic study using TGA data and ANN prediction’, Polym., 12(4), 891, (2020).
  • [22] Zheng, Y., Tao, L., Yang, X., Huang, Y., Liu, C., & Zheng, Z. ‘Study of the thermal behavior, kinetics, and product characterization of biomass and low-density polyethylene co-pyrolysis by thermogravimetric analysis and pyrolysis-GC/MS’, J. Anal. Appl. Pyrolysis, 133, 185-197, (2018).
  • [23] Miskolczi, N., Bartha, L., & Deák, G. ‘Thermal degradation of polyethylene and polystyrene from the packaging industry over different catalysts into fuel-like feed stocks’ Polym. Degrad. Stab., 91(3), 517-526 (2006).
  • [24] Shah, J., Jan, M. R., Mabood, F., & Jabeen, F. ‘Catalytic pyrolysis of LDPE leads to valuable resource recovery and reduction of waste problems’ Energy Convers. Manage., 51(12), 2791-2801, (2010).
  • [25] Li, C., Zhang, C., Gholizadeh, M., & Hu, X. ‘Different reaction behaviours of light or heavy density polyethylene during the pyrolysis with biochar as the catalyst’ J. Hazard. Mater., 399, 123075, (2020).
  • [26] Bagri, R., & Williams, P. T. ‘Catalytic pyrolysis of polyethylene’ J. Anal. Appl. Pyrolysis, 63(1), 29-41, (2002).
  • [27] Sharratt, P. N., Lin, Y. H., Garforth, A. A., & Dwyer, J. ‘Investigation of the catalytic pyrolysis of high-density polyethylene over a HZSM-5 catalyst in a laboratory fluidized-bed reactor’ Ind. Eng. Chem. Results, 36(12), 5118-5124, (1997).
  • [28] Aguado, J., Sotelo, J. L., Serrano, D. P., & Calles, J. A. ‘Catalytic conversion of polyolefins into liquid fuels over MCM-41: comparison with ZSM-5 and amorphous SiO {sub 2}-Al {sub 2} O {sub 3}’ Energy Fuels, 11, (1997).
  • [29] Ding, W., Liang, J., & Anderson, L. L. ‘Thermal and catalytic degradation of high density polyethylene and commingled post-consumer plastic waste’ Fuel Process. Technol., 51(1-2), 47-62, (1997).
  • [30] R. T. Morrison; R. N. ‘Boyd Organic Chemistry’, 6th ed, New Jersey: P. H., (1992).
  • [31] Sawyer, C. N. Çevre mühendisliği ve bilimi için kimya. Nobel, (2013).
  • [32] Lee, M., Identifying an Unknown Compound by Infrared Spectroscopy. Chemical Education Resources (TECH 710), (1997).
  • [33] Aguado, J., Serrano, D. P., & Escola, J. M. Catalytic upgrading of plastic wastes. Feedstock recycling and pyrolysis of waste plastics: converting waste plastics into diesel and other fuels, 73-110, (2006).
Politeknik Dergisi-Cover
  • ISSN: 1302-0900
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1998
  • Yayıncı: GAZİ ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

6 Serbestlik Derecesine Sahip 3-CCC Tipi Robot İçin İki Tasarım Önerisi ve Çalışma Uzayı Karşılaştırması

Savaş YILMAZ, Serdar KÜÇÜK, Metin TOZ

Orta Gerilim Yeraltı Güç Kablolarında Zırh Topraklama Yöntemlerinin Analizi

Serhat KARA, Bora ALBOYACI, Ahmet ÖZYEŞİL

Elektrikli Araç Batarya Aktif Dengeleme Sistemleri için Çift Yönlü Flyback Dönüştürücü Tasarımı

Fatih ŞAHİN, Elif KILINÇ

Santrifüj Hassas Döküm Yöntemiyle Üretilen Co-Cr-Mo Süperalaşım Dental Blokların Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Atmosfer ve Karbon Miktarının Etkisi

Neşet AKAR, Fatma Duygu GARİP ÇELİK

Hiperküp Tabanlı Konu Dağıtım Ağlarında Yeni Bir Katman Tasarım Algoritması

Semih YUMUŞAK, Sina LAYAZALİ, Kasım ÖZTOPRAK, Reza HASSANPOUR

Farklı Sarılı Beton Modelleri için Betonarme Kolonların Doğrusal Olmayan Davranışlarının İncelenmesi

Saeid FOROUGHİ, Bahadır YÜKSEL

Kimyasal Silahların Bertarafında Termal Yöntemler ve Plazma Teknolojisinin Bilgisayar Modellemesi

Murat ŞAHİN, Caner DERELİ

CO2 Emisyonlarını Azaltmak Için Ulaşım Sektöründe Biyoyakıt Kullanımının Teşvik Edilmesi: Karşılaştırmalı Bir Analiz

Utku BOZBAY, Mine GÜNGÖRMÜŞLER

Kaynaklı Kiriş Tasarımı Mühendislik Problemi İçin Kaotik Çoklu-sürü Parçacık Sürü Optimizasyonu

Kemal AKYOL, Shahad Odah Feneaker FENEAKER

LDPE ve C/LDPE Ambalaj Atıklarının Pirolizi ve Farklı Parametrelerin Sıvı Ürüne Etkisi

Ece YAPICI, Hasret AKGÜN, Aysun ÖZKAN, Zerrin GÜNKAYA, Mufide BANAR